JPH08220301A - ルチル単結晶からなる光学部品の製造方法 - Google Patents
ルチル単結晶からなる光学部品の製造方法Info
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- JPH08220301A JPH08220301A JP5065095A JP5065095A JPH08220301A JP H08220301 A JPH08220301 A JP H08220301A JP 5065095 A JP5065095 A JP 5065095A JP 5065095 A JP5065095 A JP 5065095A JP H08220301 A JPH08220301 A JP H08220301A
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Abstract
す際に、クラックやチッピング等の外観不良が発生し難
く、また多数の単結晶チップを一括してラップ盤で鏡面
研磨する際に、均一に精度よく、且つ効率よく加工でき
るようにする。 【構成】 光学軸〈001〉を加工面に平行にとるルチ
ル単結晶光学部品を製造する方法である。ルチル単結晶
インゴット20を光学面〈001〉に対して交差するよ
うにスライスしてウエハ22,23とし、そのウエハか
ら光学面が(110)面となるように多数の単結晶チッ
プ24,25を切り出し、切り出した各単結晶チップ
を、全て(110)面を揃えて貼り付け定盤上に配列固
定し一括して鏡面に研磨する。
Description
光学部品の製造方法に関し、更に詳しく述べると、ルチ
ル単結晶インゴットを光学軸〈001〉に対して交差す
るようにスライスしてウエハとし、該ウエハから光学面
が(110)面となるように多数の単結晶チップを切り
出し、各単結晶チップの(110)面を揃えて研磨加工
することで、切断及び研磨を精度良く且つ容易に行う技
術に関するものである。この技術はルチル単結晶(Ti
O2 )からなる偏光子や位相差板などの各種光学部品の
製造に有用である。
ら、偏光子や位相差板などの光学部品として注目されて
おり、現在、フローティングゾーン法あるいはベルヌー
イ法などにより単結晶インゴットが育成されている。フ
ローティングゾーン法で単結晶を育成する場合、単結晶
は光学軸〈001〉方向に成長する。そして、このルチ
ル単結晶インゴットを光学部品に加工する際、光学軸
〈001〉を基準にして所定の形状に切り出し研磨して
いる。この形状例を図1のA,Bに示す。
る。光学軸〈001〉を加工面に平行にとり、両光学面
(光の入出射面)10を鏡面研磨する。図1のBは楔型
に加工した複屈折偏光子の例である。光学軸〈001〉
は垂直線に対して22.5°傾いており、相対向する光
学面は平行状態から角度α(約4°程度)ずれている。
この場合は、一方の光学面(図1のBでは前面に位置す
る光学面12)が光学軸〈001〉に平行になっている
が、両方の光学面は鏡面研磨される。なお図1におい
て、破線矢印で示されているのが光学軸である。
内にあればよいため、これらの光学面の方位は全く任意
に(自由に)選定されていた。ごく一般的には、単結晶
インゴットから所望の形状の光学部品をできるだけ多く
切り出せるように切断し、切り出した単結晶チップの光
学面を並べて鏡面研磨していた。
結晶からなる光学部品を製造すると、切断時にエッジ部
にクラックやチッピングが多発する現象が生じることが
あった。また、単結晶チップを多数配列して研磨する時
に研磨量にムラができ精度よく加工できなかったり、そ
の修正(再加工)に多くの時間と手間がかかることが生
じるなどの問題があった。そのため製造効率が悪く、修
正のための研磨かこうによって所望の厚さより薄くなっ
てしまい不良品となることもあり、単結晶インゴットか
らできるだけ多数の単結晶チップを切り出しているにも
かかわらず、歩留りが悪いという欠点があった。
結晶チップを切り出す際に、クラックやチッピング等の
外観不良が発生し難く、また多数の単結晶チップを一括
してラップ盤で鏡面研磨する際に、均一に精度よく、且
つ効率よく加工できる方法を提供することである。
1〉を加工面に平行にとるルチル単結晶光学部品の製造
方法である。ここで本発明の特徴は、ルチル単結晶イン
ゴットを光学面〈001〉に対して交差するようにスラ
イスしてウエハとし、そのウエハから光学面が(11
0)面となるように多数の単結晶チップを切り出し、切
り出した各単結晶チップを、全て(110)面を揃えて
貼り付け定盤上に配列固定し一括して鏡面に研磨する点
にある。
チル単結晶光学部品を製造する際、多種多様な方位面で
加工が可能である。代表的な加工面としては(100)
面あるいは(110)面などがあるが、もちろんその間
で傾いている面でもよい。ところが、実際にルチル単結
晶のインゴットから種々の方位面で内周刃(ダイヤモン
ドカッター)を用いて単結晶チップを切り出すと、方位
面によってクラックやチッピングの発生状況が大きく異
なることが判明した。更に、方位面によって研磨速度が
異なることも判明した。従来技術で研磨を精度よく且つ
効率よく行えないのは、方位面を考慮せずに切り出した
単結晶チップを、多数貼り付け定盤に貼り付けて鏡面研
磨するために、削れ易い面と削れ難い面との差で傾いた
状態で回転するためと考えられる。本発明は、かかる現
象の知得に基づきなされたものである。
した場合は、(110)面から垂直に(100)面を切
り出した場合に比べて、切断後のチッピング量は非常に
小さく抑えられる。また、(110)面は(100)面
に比べて硬度が低く削れ易い。そのため、切り出した各
単結晶チップを、全て(110)面を揃えて研磨定盤上
に配列固定し一括して鏡面に研磨すると、全ての単結晶
チップが同じ速度で効率よく研磨され、貼り付け定盤内
のチップが傾かず、その結果、寸法精度の高い加工が行
える。因に、研磨加工の際に、配列した単結晶チップの
方位が揃っていない場合には、各単結晶チップ毎に研磨
速度が異なるため、研磨され易いものと研磨され難いも
のとができて傾いて研磨され、形状不良が生じ易く、研
磨の途中で修正が必要となるなど、研磨調整が極めて困
難となる。
晶を育成した。この方法の場合、単結晶は光学軸〈00
1〉方向に成長し、大きなインゴットが得られる。図1
のAに示すような平行平板型の光学部品を製作する場合
には、図2のAに示すように、インゴット20を光学軸
〈001〉に垂直にスライスしてウエハ22を切り出す
(切断面1a)。このウエハ22からウエハ切断面、即ち
(001)面に対して垂直に縦横に(110)面が現れ
るように単結晶チップ24を切り出す(切断面1b,1
c)。そして、切り出した多数の単結晶チップ24を、
全て(110)面(切断面1b)を揃えて貼り付け定盤上
に配列固定し、一括して鏡面に研磨する。この鏡面研磨
は、相対向する両面について行い、それらを光学面(入
出射面)とする平行平板型の光学部品が得られる。
作する場合には、図2のBに示すように、インゴット2
0を光学軸〈001〉に対して22.5°傾けてスライ
スしてウエハ23を切り出す(切断面2a)。このウエハ
23からウエハ切断面に対して垂直に(110)面が現
れるように切断し(切断面2b)、更に切断面2a,2bに垂
直に切断して単結晶チップ25を切り出す(切断面2
c)。そして、(110)面(切断面2b)の一方の面を
斜めに(約4°の角度)研磨して楔型に整形する。楔型
に整形した単結晶チップを、全て(110)面(切断面
2b)を揃えて貼り付け定盤上に配列固定し、一括して鏡
面に研磨する。この鏡面研磨は、相対向する両面につい
て行う。これによって、それらの面を光学面(入出射
面)とする楔型の光学部品が得られる。
場合は、切断面1a,1b,1cの順に、また楔型の光学部品
の場合は、2a,2b,2cの順に行うことで、クラックやチ
ッピングの無い単結晶チップ24,25を切り出すこと
ができた。このような切断順序を採用するのは、(10
0)面が(110)面より硬いため、切断面1a,2aを後
で切断すると、エッジにクラックやチッピングが多発す
るためである。また切断面1b,2bの鏡面研磨加工では研
磨量にムラガ無く、精度良く加工できた。
果に基づき更に詳しく説明する。3μmラップによる研
磨加工を行いルチル単結晶チップの各方位面の硬さを測
定した。まず、(100)面及び(110)面を光学面
とするように5mm角の平行平板型ルチル単結晶チップを
切り出し、それぞれ3個ずつ用意した。図3に示すよう
に、それぞれ107mmφのセラミックス定盤30に、同
じ面方位のルチル単結晶チップ32を正三角形状に貼り
付けた。そしてケメット定盤で10分間加工した。1分
間当たりの削れ量の測定結果を表1に示す。
方位によって硬度に異方性があり、(100)面の方が
(110)面よりも削れ難いことが分かる。つまり、
(100)面が最も硬く、(100)面から(110)
面方位に傾けていくにしたがって軟らかくなり、(11
0)面が最も軟らかくなる。軟らかい面の方が研磨加工
し易く、硬い面の方が研磨加工中に傷が入りやすい。こ
のことから、(110)面を光学面とすることが最も好
ましいことが分かる。
30の半分の領域に(100)面を上にしたルチル単結
晶チップ32aを3個、残りの半分の領域に(110)
面を上にしたルチル単結晶チップ32bを3個、正六角
形状に貼り付けて、上記と同様の条件で研磨加工を行っ
た。4回の研磨加工を行った後の高さの測定結果を表2
に示す。表1でも示したように、面方位によって硬度に
異方性があり、(110)面に比べて(100)面は削
れ難く、そのため同じセラミックス定盤に異なる面方位
のルチル単結晶チップを貼り付けて研磨を行うと、研磨
が進むにつれて高さが異なり大きく傾いてしまう。
晶チップの寸法精度を出すことはできない。これを修正
するには、偏荷重をかけて再研磨加工する必要が生じ
る。しかし、偏荷重をかけて再加工し適切な寸法を出す
ことは熟練を要し、極めて難しい。何度も再加工をして
いるうちに、予定寸法よりも削り過ぎてしまうことも生
じる。軟らかい(110)面を揃えて鏡面研磨すること
で、傾くことなく均一に且つ効率よく加工を行うことが
できる。
ター)により(110)面から垂直に(100)面が現
れるように切断した場合と、(100)面から垂直に
(110)面が現れるように切断した場合について、チ
ッピング量を(100)切断面と(110)切断面につ
いて観察測定した結果である。図5のAは切断面が(1
00)面の場合のチッピングの状態を、また図5のBは
切断面が(110)面の場合のチッピングの状態をそれ
ぞれ示している。
合に比べて切断面が(110)面の場合は、チッピング
量が最大値で約1/3に、平均値で約半分程度まで低減
できることが分かる。この理由は、前記表1の結果から
分かるように、(100)面は(110)面よりも硬い
ので、硬い(100)面で切断するとエッジにクラック
やチッピングが発生し易いためと考えられる。単結晶チ
ップを切り出す際に、光学面を(110)面とし、軟ら
かい(110)面を後で切断することで、チッピングの
少ない外観良好な単結晶チップが得られ、その分、歩留
りが向上し、また研磨量も少なくて済む。
度異方性を考慮し、クラックやチッピングの少ない単結
晶チップを切り出すことができ、多数を一度に鏡面研磨
加工する際に、研磨し易くなり、それらによって外観が
良好で且つ寸法精度の高い光学部品を、効率よく製造す
ることができる。
説明図。
の例を示す説明図。
け状態の説明図。
り付け状態の説明図。
明図。
Claims (3)
- 【請求項1】 光学軸〈001〉を加工面に平行にとる
ルチル単結晶光学部品の製造方法において、単結晶イン
ゴットを光学軸〈001〉に交差するようにスライスし
てウエハとし、該ウエハから光学面が(110)面とな
るように多数の単結晶チップを切り出し、切り出した各
単結晶チップを、全て(110)面を揃えて貼り付け定
盤上に配列固定し一括して鏡面に研磨することを特徴と
するルチル単結晶からなる光学部品の製造方法。 - 【請求項2】 平行平板型のルチル単結晶光学部品の製
造方法であって、単結晶インゴットを光学軸〈001〉
に対して垂直にスライスしてウエハとし、このウエハ切
断面に対して垂直に縦横に(110)面が現れるように
切断して単結晶チップを切り出す請求項1記載の製造方
法。 - 【請求項3】 楔型のルチル単結晶光学部品の製造方法
であって、単結晶インゴットを光学軸に対して22.5
°傾けてスライスしてウエハとし、このウエハ切断面に
対して垂直に(110)面が平行に現れるように切断す
ると共にウエハ切断面と前記(110)切断面の両者に
対して垂直に切断して単結晶チップを切り出し、一方の
(110)切断面を斜めに研削して楔型に整形する請求
項1記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7050650A JP3062031B2 (ja) | 1995-02-15 | 1995-02-15 | ルチル単結晶からなる光学部品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7050650A JP3062031B2 (ja) | 1995-02-15 | 1995-02-15 | ルチル単結晶からなる光学部品の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08220301A true JPH08220301A (ja) | 1996-08-30 |
| JP3062031B2 JP3062031B2 (ja) | 2000-07-10 |
Family
ID=12864824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7050650A Expired - Fee Related JP3062031B2 (ja) | 1995-02-15 | 1995-02-15 | ルチル単結晶からなる光学部品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3062031B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003009017A1 (en) * | 2001-07-17 | 2003-01-30 | Nikon Corporation | Method for producing optical member |
-
1995
- 1995-02-15 JP JP7050650A patent/JP3062031B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003009017A1 (en) * | 2001-07-17 | 2003-01-30 | Nikon Corporation | Method for producing optical member |
| US6994747B2 (en) | 2001-07-17 | 2006-02-07 | Nikon Corporation | Method for producing optical member |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3062031B2 (ja) | 2000-07-10 |
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